Fremtidens digital radioformat T2 Lite

Page1 November 2014, rapport vedr forsøg med Fremtidens digital radioformat T2 Lite Skal vi i Danmark satse på det sikre og kendte DAB+ standard, eller skal vi vælge den teknologisk bedste løsning, T2 Lite? Af Kenneth Wenzel, CEO & projektleder, Open Channel ApS

Page2 Indhold Hvad laver Open Channel?... 3 DAB standard... 6 DAB+ standard... 8 Dansk verdenspremiere på T2 Lite... 10 DVB-T2 & den nye T2-Lite profil... 12 Sammenligning mellem T2 Lite og DAB... 18 Silicon tuner - 1,7 MHz kanal raster... 22 MUXKBH-3 parameter... 23 Appendix A-D: DVB-T2 same propagation model as DAB 28 Appendix E-H: DVB-T2 with the same capacity as DAB... 31

Hvad laver Open Channel? Page3

Page4 Uafhængig dansk DTT gatekeeper Open Channel har siden 2006 lavet test og drift med terrestrisk digitalt tv & radio og er idag i luften med tre forskellige DTT mux i København, som kan modtages af mere end 700.000 husstande, svarende til 28 % af samtlige danske husstande. - MUXKBH-3 (VHF ch. 9D) drejer sig om fremtidens digital radio format DVB-T2 T2 Lite, som et alternativ til DAB/DAB+ på en såkaldt T-DAB kanal (1,7 MHz BW). - MUXKBH-2 (UHF ch. 39) drejer sig nu om fremtidens mobil tv format T2 Lite, som er afløseren for DVB-H. - MUXKBH (UHF ch. 35) drejer sig om den nye OTT format HbbTV, hvor man kombinerer broadcast & internet på sit fjernsyn

Page5 Teknologi- og broadcast-partner Danske ProTelevision Technologies (modulator) Spanske Broad Telecom SA (transmitter) Norske Nevion (formerly T-Vips, T2 Gateway) Svenske Exir Broadcasting (output filters) Svenske Progira (network planning) Hollandske DekTec (DVB-T2 test equipment) og France Medias Monde (France 24) TV Storbyen (Bisbebjerg Lokal TV) samt en række fjernsyns- og smartphone/tablet-fabrikanter såsom Sony, Samsung, Phillips, Bang & Olufsen, Trimax & Aprotech

Page6 DAB standard Danmark har siden 1995 forsøgt at indføre digital radio ved hjælp af DAB-formatet. Formålet med at konvertere til digital transmission er at opnå højere lydkvalitet, flere stationer og bedre modstand overfor flervejsmodtagelse, støj og påvirkninger mellem forskellige kanaler end i den analoge FM-radioteknologi. Modsat FM- og AM-radio kan der med DAB udsendes flere radiokanaler på samme frekvens (et multiplex).

Page7 Indførslen af DAB har dog ikke været nogen succes, da flere af stereo-dab-kanalerne benytter en bitrate under 192 kbps i mpeg 1 layer 2 (MP2), hvilket giver en ringere lyd og især ringere stereolyd end der kan opnås, når FM modtages under rimelige og normale modtagerforhold. Den anden alvorlige kritik, der kan rettes mod DAB-systemet, er, at det er dyrt at drive et DAB-sendenet. Helt grundlæggende fordi man skal bruge for meget elektrisk effekt (kw) og dermed større og dyrere sendere til at sende for få programmer med DAB. DAB bruger en modulationsform af radiobølger, der er simpel at bygge modtagere til, men medfører at hver bitfejl, der opstår grundet radiostøj, bliver til to bitfejl i modtageren. Samtidig anvender DAB kun et lag ret svagt bit-fejlretning. For at modvirke dette sendes DAB med væsentlig højere effekt end egentligt nødvendigt.

Page8 DAB+ standard Da DAB ikke er blevet nogen succes, har Radioorganisationen WorldDMB lavet en ny standard DAB+ i 2007. DAB+ anvender en fejlretning i to lag, idet man ovenpå den originale fejlretning har tilføjet yderligere en fejlretningskode af typen Reed-Solomon. Desværre mister man 8,3% af kapacitet til at overføre bits til denne kode, hvorved DAB's i forvejen lave nytte-bit-rate yderligere bliver nedsat. Til gengæld kan flere bitfejl rettes, hvorved der kan modtages svagere signalere og dækningen bliver en del bedre. Samtidig indførte man med DAB+ muligheden for at anvende en op til tre gange mere effektive lyd komprimeringsstandard HE-AAC. Det er således muligt med DAB+ at overføre næsten tre gange så mange radiokanaler i samme kvalitet.

Page9 Da omkostningerne ved at sende et helt DAB-multiplex næsten er den samme, uanset om man anvender DAB og DAB+, så kan transmissionsprisen for hvert DAB+ radiokanal i princippet reduceres til en 1/3. Der er bare det tekniske problem med DAB+, at DAB+ sendes som DAB til og med første lag fejlretning, og at alle de fundamentale svagheder i disse dele af DAB også er at finde i DAB+.

Page10 Kapacitet DAB DAB+ D-QPSK GI = 1/4 (246 μs) Corresponding max. direct TX distance (SFN): 73.8 km Urban (TU12) channel model Netto Mbit/s C/N Gauss (db) C/N Rayleigh (db) Number of radio CR 1/2 DAB GE06 (15 km/h) 1,152 7,4 14,0 ~ 6 DAB Mode 1, PL 3 1,152 7,6 * 13,5 ** ~ 6 DAB+ Mode PL 3A*** 1,056 5,7 11,8 ~ 16 Results from simulations and laboratory measurements are given, together with values for the noise figure of DAB receivers The required C/N for mobile reception was measured to be 13.5 db *Source: Ofcom, DAB Coverage Planning 2310/DAB/R/1.2, 17th June 2011, Pages 43. And ETSI TR 101 758 reproduces (as figure 1) the same plot22 for Mode I performance given in BS.1114 which shows a value of 7.6 db for BER=10-4. ** Source: EBU Tech3317 July 2007: p13 & P33: Measurements of the required C/N for T-DAB have been made at the IRT (Institut für Rundfunktechnik) for both mobile and portable reception using a Typical Urban (TU12) channel model. The required C/N for mobile reception was measured to be 13.5 db. *** Source: EBU BPN 101, May 2012, Report on Frequency and Network Planning Parameters related to DAB+. Pages 6 a Gaussian type channel was assumed for fixed reception, whereas for mobile and portable reception a Rayleigh channel (profile TU12 at 25 km/h and 178 MHz) was assumed

Page11 Dansk verdenspremiere på T2 Lite Som en af de første i Europa tog Open Channel i 2010 hul på næste generation terrestrisk digitalt tv, DVB-T2. Open Channel gik som de første i verden i luften med T2 Lite i 2012.

DVB-T2 & den nye T2-Lite profil T2 Lite er ikke kun velegnet til mobil tv. Den er også yderst velegnet til fremtidens digitale radio-standard i stedet for DAB & DAB+ fra hhv. 1995 & 2007. Page12

Page13 DVB-T2 Forbedret robusthed Den kommercielle fokus på DVB-T2 var oprindeligt primært på stationære modtagelse, men DVB-T2 er også designet til at fungere godt i mobile / håndholdte betingelser DVB-T inkluderer ikke time interleaving og er derfor følsom overfor impulsstøj (gnister ol) og time varying channels DVB-T2 har understøttelse for dyb time interleaving og længere symbol periode, der tilsammen radikalt forbedrer robusthed mod impulsstøj

Page14 DVB-T2 Fordele med multiple PLPs Mulighed for at sende til forskellige typer af modtagere og modtagelsesforhold med en enkelt RF-signal, fx HDTV med retningsbestemte tag antenne Mobile device med robust PLP Mulighed for at prioritere robusthed for udvalgte højt prioriterede" tjenester -> prioritized services (e.g. public service) vil "holde længere" i dårlige modtagelsesforhold (fx beredskabstjeneste) Dynamic scheduling PLP -> statistical multiplexing over flere PLPs er muligt PLPs kan sendes i en bursty way -> giver mulighed for at spare strøm i mobile devices ( time slicing )

Page15 DVB-T2 Nye båndbredder DVB-T2 har tre yderligere båndbredde muligheder i forhold til DVB-T DVB-T DVB-T2 Frequency bands 1.7 MHz (same as DAB) VHF band III and L-band 5 MHz 3x1.7 MHz in L-band 6 MHz 6 MHz e.g. Colombia 7 MHz 7 MHz typically VHF band III 8 MHz 8 MHz typically UHF band IV/V 10 MHz for non-consumer use

Page16 T2 Lite Ny DVB-T2 profil T2-Lite er en "light-version" af DVB-T2, der giver mulighed for implementering af mobile enheder med lav kompleksitet og lavt strømforbrug T2-Lite er primært en delmængde af DVB-T2 standard (T2- Base), med undtagelse af to nye code rate for robusthed (1/3, 2/5), og hvor komponenter med høj kompleksitet fjernes. DVB-T2 (T2 Base) T2-Lite Hver PLP s bitrate begrænset til 4 Mbit/s

Page17 T2 Lite T2-Base-Lite, den perfekte DVB-T2 profil for digital radio og mobil-tv DVB-T2 (T2 Base) T2- Base- Lite T2-Lite L1 pre-signaling "T2_BASE_LITE" er virkelig interessant. En tilstand, hvor denne bit er sat til '1', vil derfor være velegnet til modtagelse af både T2-basis-only og T2-lite-only modtagere.

Page18 Sammenligning mellem T2 Lite og DAB Samme propagation model som DAB (se exempel på side 20) Man får mere end 3 gange mere kapacitet med T2 Lite (~3,566 Mbit/s) i forhold til DAB (1,152 Mbit/s). Plads for ~ 50 radios. Samme kapacitet som DAB (se exempel på side 21) Med den samme kapacitet som DAB (13,5 db), kan sendestyrken med T2 Lite (~ 4,1 db) blive reduceret mere end 8 gange (13,5-4,1 ~ 9 db) med en tilsvarende reduktion af transmissions omkostninger Eller (se exempel på side 22) Man kan få dobbelt kapacitet og en 4 db bedre sende styrke med T2 Lite (13,5-8,5 ~ 4 db) i forhold til med DAB med en tilsvarende reduktion af transmissions omkostninger og plads for ~ 36 radios.

Page19 DVB-T2 same propagation model as DAB (B) FFT size = 8K ext GI 1/16 (277.5 µs) 16QAM Corresponding receiver's speed limits w/ PP4 at 200 MHz: 286 km/h Corresponding max. direct TX distance (SFN): 83.2 km (DAB: 73.8 km) PP4 Netto bitrate (Mbit/s) C/N Gauss** (db) C/N Rayleigh** (db) LDCP 64K 16K 64K 16K 64K 16K CR 1/3 1,690? 7,3 CR 2/5 2,044? 8,2 CR 1/2 2,697 2,349 8,1 7,6 9,6 9,0 CR 3/5 3,241 3,201 9,7 10,0 11,4 11,7 CR 2/3 3,606 3,566 11,0 11,2 12,9 13,2 CR 3/4 4,057 3,931 12,1 12,4 14,5 14,9 CR 4/5 4,329 4,174 12,9 13,2 15,8 16,1 CR 5/6 4,513 4,417 13,5 13,8 16,7 17,2 Marked with pink = only T2 Lite blue = T2-Base & T2-Lite = T2-Base-Lite profile ** EBU Tech 3348 v3.0

Page20 DVB-T2 with the same capacity as DAB (B) FFT size = 8K ext GI 1/16 (277.5 µs) QPSK Corresponding receiver's speed limits w/ PP4 at 200 MHz: 286 km/h Corresponding max. direct TX distance (SFN): 83.2 km (DAB: 73.8 km) PP4 Netto bitrate (Mbit/s) C/N Gauss** (db) C/N Rayleigh** (db) LDCP 64K 16K 64K 16K 64K 16K CR 1/3?? 2,2 CR 2/5?? 3,1 CR 1/2 1,336 1,167 3,1 2,8 4,1 4,1 CR 3/5 1,606 1,590 4,4 4,6 5,7 6,2 CR 2/3 1,787 1,772 5,2 5,5 7,0 7,4 CR 3/4 2,010 1,953 6,2 6,4 8,3 8,7 CR 4/5 2,145 2,074 6,8 7,0 9,2 9,5 CR 5/6 2,236 2,195 7,3 7,6 10,0 10,4 Marked with pink = only T2 Lite blue = T2-Base & T2-Lite = T2-Base-Lite profile ** EBU Tech 3348 v3.0

Page21 Other options FFT size = 16K ext GI 1/32 (277.5 µs) 16QAM Corresponding receiver's speed limits w/ PP6 at 200 MHz: 147 km/h Corresponding max. direct TX distance (SFN): 83.2 km (DAB: 73.8 km) PP6 Netto bitrate (Mbit/s) C/N Gauss** (db) C/N Rayleigh** (db) LDCP 64K 16K 64K 16K 64K 16K CR 1/3?? 6,8 CR 2/5?? 7,7 CR 1/2 2,861 2,484 7,6 7,1 9,1 8,5 CR 3/5 3,438 3,384 9,2 9,5 10,9 11,2 CR 2/3 3,826 3,770 10,5 10,7 12,4 12,7 CR 3/4 4,304 4,156 11,6 11,9 14,0 14,4 CR 4/5 4,592 4,413 12,4 12,7 15,3 15,6 CR 5/6 4,788 4,670 13,0 13,3 16,2 16,7 Marked with pink = only T2 Lite blue = T2-Base & T2-Lite = T2-Base-Lite profile ** EBU Tech 3348 v3.0

Page22 Silicon tuner - 1,7 MHz kanal raster Mange fabrikanter har i en periode fortsat med at bruge forældede "DVB-T1" silicon-tunere som kun understøtter 6, 7 og 8 MHz. Men dette er ikke længere et problem, da flere og flere silicicon-tunere nu understøtter 1.7 MHz kanal raster: -Sony Semiconductor CXD2861, CXD2871 -NXP NDA18271, -272, -273, -274 & -275 -Broadcom BCM3461 NIM & BCM7563 SoC -Silicon Labs Si21x8 & Si21x7 -Rafael Microelectronics R828S 1,7 MHz kanal raster I VHF bånd III er nu fx recommended for det Irish Digital Terrestrial Television IRD (Saorview)

Page23 MUXKBH-3 parameter VHF channel 9D (208,064 MHz) TDC radio tower in the center of Copenhagen Transmit power: 520 W ERP; Dipol antenna Antenna Height: 100 meter Polarization: Vertical T2-Base-Lite profile (DVB-T2 version 1.3.1) 16QAM 4K GI 1/8 CR 2/3 PP3 Net bitrate 3,177 Mbit/s

Dækningskort Page24

Signal reception quality: 208,064 MHz Page25

Trimax DVB-T2 STB with 1,7 MHz BW Page26

Page27 Tak! Kenneth Wenzel kw@openchannel.dk

Page28 DVB-T2 same propagation model as DAB (A) FFT size = 16K ext GI 1/32 (277.5 µs) 16QAM Corresponding receiver's speed limits w/ PP6 at 200 MHz: 147 km/h Corresponding max. direct TX distance (SFN): 83.2 km (DAB: 73.8 km) PP6 Netto bitrate (Mbit/s) C/N Gauss** (db) C/N Rayleigh** (db) LDCP 64K 16K 64K 16K 64K 16K CR 1/3?? 6,8 CR 2/5?? 7,7 CR 1/2 2,861 2,484 7,6 7,1 9,1 8,5 CR 3/5 3,438 3,384 9,2 9,5 10,9 11,2 CR 2/3 3,826 3,770 10,5 10,7 12,4 12,7 CR 3/4 4,304 4,156 11,6 11,9 14,0 14,4 CR 4/5 4,592 4,413 12,4 12,7 15,3 15,6 CR 5/6 4,788 4,670 13,0 13,3 16,2 16,7 Marked with blue = T2-Base-Lite profile ** EBU Tech 3348 v2.0

Page29 DVB-T2 same propagation model as DAB (B) FFT size = 8K ext GI 1/16 (277.5 µs) 16QAM Corresponding receiver's speed limits w/ PP4 at 200 MHz: 286 km/h Corresponding max. direct TX distance (SFN): 83.2 km (DAB: 73.8 km) PP4 Netto bitrate (Mbit/s) C/N Gauss** (db) C/N Rayleigh** (db) LDCP 64K 16K 64K 16K 64K 16K CR 1/3 1,690? 7,3 CR 2/5 2,044? 8,2 CR 1/2 2,697 2,349 8,1 7,6 9,6 9,0 CR 3/5 3,241 3,201 9,7 10,0 11,4 11,7 CR 2/3 3,606 3,566 11,0 11,2 12,9 13,2 CR 3/4 4,057 3,931 12,1 12,4 14,5 14,9 CR 4/5 4,329 4,174 12,9 13,2 15,8 16,1 CR 5/6 4,513 4,417 13,5 13,8 16,7 17,2 Marked with blue = T2-Base-Lite profile ** EBU Tech 3348 v2.0

Page30 DVB-T2 same propagation model as DAB (C) FFT size = 4K GI 1/8 (277.5 µs) 16QAM Corresponding receiver's speed limits w/ PP3 at 200 MHz: 270 km/h Corresponding max. direct TX distance (SFN): 83.2 km (DAB: 73.8 km) PP3 Netto bitrate (Mbit/s) C/N Gauss** (db) C/N Rayleigh** (db) LDCP 64K 16K 64K 16K 64K 16K CR 1/3 1,551? 7,3 CR 2/5 1,876? 8,2 CR 1/2 2,496 2,170 8,1 7,6 9,6 9,0 CR 3/5 3,000 2,957 9,7 10,0 11,4 11,7 CR 2/3 3,338 3,294 11,0 11,2 12,9 13,2 CR 3/4 3,755 3,631 12,1 12,4 14,5 14,9 CR 4/5 4,006 3,856 12,9 13,2 15,7 16,0 CR 5/6 4,177 4,081 13,5 13,8 16,7 17,2 Marked with blue = T2-Base-Lite profile ** EBU Tech 3348 v2.0

Page31 DVB-T2 same propagation model as DAB (D) FFT size = 2K GI 1/4 (277.5 µs) 16QAM Corresponding receiver's speed limits w/ PP4 at 200 MHz: 486 km/h Corresponding max. direct TX distance (SFN): 83.2 km (DAB: 73.8 km) PP1 Netto bitrate (Mbit/s) C/N Gauss** (db) C/N Rayleigh** (db) LDCP 64K 16K 64K 16K 64K 16K CR 1/3?? 7,9 CR 2/5?? 8,8 CR 1/2 2,119 1,841 8,7 8,0 10,0 9,4 CR 3/5 2,546 2,508 10,1 10,4 11,8 12,1 CR 2/3 2,833 2,794 11,4 11,6 13,3 13,6 CR 3/4 3,187 3,080 12,5 12,8 14,9 15,3 CR 4/5 3,401 3,271 13,3 13,6 16,1 16,4 CR 5/6 3,546 3,462 13,9 14,2 17,0 17,5 Marked with blue = T2-Base-Lite profile ** EBU Tech 3348 v2.0

Page32 DVB-T2 with the same capacity as DAB (E) FFT size = 16K ext GI 1/32 (277.5 µs) QPSK Corresponding receiver's speed limits w/ PP6 at 200 MHz: 147 km/h Corresponding max. direct TX distance (SFN): 83.2 km (DAB: 73.8 km) PP6 Netto bitrate (Mbit/s) C/N Gauss** (db) C/N Rayleigh** (db) LDCP 64K 16K 64K 16K 64K 16K CR 1/3? 0,4? 1,7 CR 2/5? 1,3? 2,6 CR 1/2 1,431 1,238 2,6 2,3 3,6 3,6 CR 3/5 1,719 1,687 3,9 4,1 5,2 5,7 CR 2/3 1,913 1,879 4,7 5,0 6,5 6,9 CR 3/4 2,152 2,072 5,7 5,9 7,8 8,2 CR 4/5 2,296 2,200 6,3 6,5 8,7 9,0 CR 5/6 2,394 2,328 6,8 7,1 9,6 10,0 Marked with blue = T2-Base-Lite profile ** EBU Tech 3348 v2.0

Page33 DVB-T2 with the same capacity as DAB (F) FFT size = 8K ext GI 1/16 (277.5 µs) QPSK Corresponding receiver's speed limits w/ PP4 at 200 MHz: 286 km/h Corresponding max. direct TX distance (SFN): 83.2 km (DAB: 73.8 km) PP4 Netto bitrate (Mbit/s) C/N Gauss** (db) C/N Rayleigh** (db) LDCP 64K 16K 64K 16K 64K 16K CR 1/3? 0,9? 2,2 CR 2/5? 1,8? 3,1 CR 1/2 1,336 1,167 3,1 2,8 4,1 4,1 CR 3/5 1,606 1,590 4,4 4,6 5,7 6,2 CR 2/3 1,787 1,772 5,2 5,5 7,0 7,4 CR 3/4 2,010 1,953 6,2 6,4 8,3 8,7 CR 4/5 2,145 2,074 6,8 7,0 9,2 9,5 CR 5/6 2,236 2,195 7,3 7,6 10,0 10,4 Marked with blue = T2-Base-Lite profile ** EBU Tech 3348 v2.0

Page34 DVB-T2 with the same capacity as DAB (G) FFT size = 4K GI 1/8 (277.5 µs) QPSK Corresponding receiver's speed limits w/ PP3 at 200 MHz: 270 km/h Corresponding max. direct TX distance (SFN): 83.2 km (DAB: 73.8 km) PP3 Netto bitrate (Mbit/s) C/N Gauss** (db) C/N Rayleigh** (db) LDCP 64K 16K 64K 16K 64K 16K CR 1/3 0,775? 2,2 CR 2/5 0,938? 3,1 CR 1/2 1,246 1,080 3,1 2,8 4,1 4,1 CR 3/5 1,497 1,472 4,4 4,6 5,7 6,2 CR 2/3 1,666 1,640 5,2 5,5 7,0 7,4 CR 3/4 1,874 1,807 6,2 6,4 8,3 8,7 CR 4/5 1,999 1,919 6,8 7,0 9,2 9,5 CR 5/6 2,084 2,031 7,3 7,6 10,0 10,4 Marked with blue = T2-Base-Lite profile ** EBU Tech 3348 v2.0

Page35 DVB-T2 with the same capacity as DAB (H) FFT size = 2K GI 1/4 (277.5 µs) QPSK Corresponding receiver's speed limits w/ PP4 at 200 MHz: 486 km/h Corresponding max. direct TX distance (SFN): 83.2 km (DAB: 73.8 km) PP1 Netto bitrate (Mbit/s) C/N Gauss** (db) C/N Rayleigh** (db) LDCP 64K 16K 64K 16K 64K 16K CR 1/3?? 2,6 CR 2/5?? 3,5 CR 1/2 1,059 0,919 3,5 3,2 4,5 4,5 CR 3/5 1,273 1,253 4,8 5,0 6,1 6,6 CR 2/3 1,417 1,396 5,6 5,9 7,4 7,8 CR 3/4 1,594 1,538 6,6 6,8 8,7 9,1 CR 4/5 1,700 1,634 7,2 7,4 9,6 9,9 CR 5/6 1,773 1,729 7,7 8,0 10,4 10,8 Marked with blue = T2-Base-Lite profile ** EBU Tech 3348 v2.0